淡水環(huán)境重金屬監(jiān)測用“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”群體的建立及移殖應(yīng)用研究.pdf

1、背角無齒蚌（Anodonta woodiana）隸屬于軟體動物門，瓣鰓綱，蚌目，蚌科，無齒蚌屬，在全球廣泛分布?；诒辰菬o齒蚌作為指示生物的貝類監(jiān)測已成功評價太湖重金屬、有機(jī)錫及有機(jī)氯等持續(xù)性污染物污染狀況。然而，迄今基于貝類的生物監(jiān)測（包括被動監(jiān)測和主動監(jiān)測）均依賴于采集野生資源。這就面臨著樣本的規(guī)格、年齡、生長率、發(fā)育程度等生物學(xué)因子以及污染暴露史難以控制;一定程度上會破壞野生貝類資源量，在某些水域甚至采不到樣本等棘手問題。創(chuàng)新性地

2、開發(fā)出生物學(xué)背景相同，遺傳質(zhì)量穩(wěn)定，污染本底值低，可向待測水域移殖和回捕，即標(biāo)準(zhǔn)化了的監(jiān)測專用背角無齒蚌（本文稱之為“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”）群體，既可以解決上述問題，又能適應(yīng)今后建立大規(guī)模、規(guī)范化、信息化的“淡水貝類觀察”監(jiān)測研究體系的需求。為實現(xiàn)該目的，本論文主要從以下幾個方面開展了研究:
　　1.不同水域背角無齒蚌體內(nèi)重金屬積累的差異性:比較研究了中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心南泉基地（無明顯外源污染）、太湖梅梁灣（歷史上污染

3、較為嚴(yán)重）以及云南茈碧湖（高原潔凈水體）中的背角無齒蚌軟組織中重金屬(Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ag、Cd、Ba、Tl及Pb)的積累特征。結(jié)果表明，南泉基地養(yǎng)殖蚌中Al、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Ba、Fe和Cr的含量顯著低于梅梁灣野生蚌(P＜0.05);茈碧湖野生蚌中Al、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Ba和Pb的含量顯著低于太湖梅梁灣(P＜0.05);雖然南泉基地養(yǎng)殖蚌和茈碧湖野生蚌

4、中的重金屬積累均顯著低于太湖梅梁灣但前者中的Cu、As和Pb含量仍高于后者(P＜0.05)。太湖梅梁灣、南泉基地和茈碧湖蚌的金屬污染指數(shù)(MPI)分別為11.1、1.8和1.0。另外，南泉基地養(yǎng)殖蚌中Al-Cd，Cr-Mo，F(xiàn)e-Zn，F(xiàn)e-Cd，F(xiàn)e-Pb及Zn-Pb含量間呈顯著相關(guān)性(P＜0.05);茈碧湖野生蚌中Cr-Fe，Cr-As，Mn-Bs，F(xiàn)e-Mo和Mo-Ba含量間呈顯著相關(guān)性(P＜0.05);而梅梁灣野生蚌中Mn-Cu

5、，Mn-Zn，Mn-Mo，Mn-Cd，Mn-Pb，F(xiàn)e-Ni,Fe-Cu,Fe-Cd,Fe-Pb,Ni-Cu,Ni-Pb,Cu-Mo,Cu-Cd,Cu-Pb,Zn-Mo,Zn-Cd,Zn-Pb，Mo-Cd，Mo-Pb以及Cd-Pb含量間呈顯著相關(guān)性（P＜0.05）;后者的重金屬積累關(guān)系遠(yuǎn)較前兩者復(fù)雜。顯示出背角無齒蚌中重金屬的積累程度及復(fù)雜性與其生活環(huán)境的污染背景有密切關(guān)系，在較為潔凈的水域繁育和養(yǎng)殖的背角無齒蚌應(yīng)該可以控制其體內(nèi)環(huán)境重

6、金屬積累在較低的水平。
　　2.“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”群體的建立:首次詳細(xì)研究了背角無齒蚌從受精卵至性成熟的全生活史過程的生境條件、發(fā)育機(jī)制和生長規(guī)律。結(jié)果表明:鉤介幼蟲指數(shù)(Gin)為0.077，屬于大型;鉤介幼蟲寄生在黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）鰓絲上發(fā)育到剛脫落稚蚌的生物學(xué)零度是8.89℃，有效積溫為86.39℃·d;寄生期間，殼長增長顯著(P＜0.01)。0-60d稚蚌由原鉤介幼蟲狀逐漸向成體形態(tài)轉(zhuǎn)

7、變，斧足、鰓、心臟、腸道、出水管及入水管等器官漸漸發(fā)育完全;60d以后幼蚌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與成體相同;至750d，90％以上的個體發(fā)育至性成熟并開始進(jìn)行繁殖。背角無齒蚌為異速生長，0-60d稚蚌殼長（L）與生長時間(t)呈二次函數(shù)關(guān)系，L=0.383-0.031t+0.003t2(R2=0.953，P＜0.01);60-750d幼蚌的殼長(L)、殼寬(W)、殼高（H）與生長時間(t)呈逆函數(shù)關(guān)系，分別為L=67.071-3364/t(R2=0

8、.924，P＜0.01)，W=25.875-1326/t(R2=0.779，P＜0.01)和H=41.441-2092/t(R2=0.907，P＜0.01)。然而，殼長、殼寬和殼高之間均滿足線性相關(guān)，關(guān)系式分別為L=8.168+2.208W(R2=0.921，P＜0.01),L=1.557+1.571H(R2=0.973,P＜0.01),W=0.641H-0.663(R2=0.920,P＜0.01)，L=4.868+0.875W+0.9

9、29H(R2=0.950，P＜0.01)，表明三者之間按照一定的比例保持等速增長。本研究人工繁育的條件下成功建立有12000余只生物學(xué)背景和遺傳質(zhì)量可控、標(biāo)準(zhǔn)化的背角無齒蚌養(yǎng)殖群體，并發(fā)現(xiàn)水溫、水流速率和養(yǎng)殖密度是影響蚌存活率的關(guān)鍵因素。
　　3.不同生活史過程“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”重金屬積累的動態(tài):應(yīng)用電感耦合等離子質(zhì)譜儀分析了不同生活史階段“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”（鉤介幼蟲，幼蚌軟組織和殼，及母蚌軟組織和殼）中重金屬（Al、Cr、Mn、

10、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Ag、Cd與Tl）的積累動態(tài)，并進(jìn)一步使用X射線電子探針微區(qū)分析儀分析了母蚌殼中重金屬（Al、Ag、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Se、Tl和Zn）的分層特征。結(jié)果表明:鉤介幼蟲中重金屬總體含量較低，但Cr（0.5μg·g-1）、Ni（0.9μg·g-1）和As（5.0μg·g-1）已明顯檢出。幼蚌(S1)（平均殼長17.5mm）和幼蚌(S2)（平均殼長35.8mm）軟組織中重金屬（Cr、

11、Ni、As、Se、Cu、Zn和Cd等）含量很低，且含量水平一致（P＞0.05），但是Co、Cu、Mo、Ag和Tl顯著高于母蚌（P＜0.05）。母蚌軟組織中Ni、Zn、As、Se和Cd含量顯著高于幼蚌(P＜0.05)，且As的含量較高，甚至超出了我國《食品中污染物限量》中的最大殘留量。幼蚌和母蚌殼中重金屬組成和含量總體比較穩(wěn)定，基本呈Fe＞Mn＞Al＞Ag＞Mo＞Cu＞Co＞Se＞Tl＞Cr≈Ni≈Zn≈As≈Cd的趨勢。此外，Mn的含量

12、在珍珠層顯著高于棱柱層(P＜0.05)，而其余重金屬在殼層中分布均勻。提示除母蚌會殘留原采集環(huán)境、鉤介幼蟲會受到母蚌重金屬背景的少量影響外，全人工繁育并養(yǎng)殖的幼蚌中環(huán)境重金屬污染程度非常輕，積累背景非常低。
　　4.野外水域“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”的移殖重金屬監(jiān)測:移殖“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”幼蚌至太湖五里湖和武漢東湖作為“實驗組”，并保留在南泉基地的同一批蚌為對照組;每3個月定期回收樣本，進(jìn)行重金屬監(jiān)測的初步應(yīng)用。結(jié)果表明:移殖3mo，南泉

13、基地Mn、Mo、Ni、Zn、Pb、As和Ba的含量顯著上升(P＜0.05)，而Al的含量顯著下降（P＜0.05）;五里湖Fe、Ni、Cr、Zn、As、Mo、Mn、Ba、Tl和Pb的含量顯著上升(P＜0.05);東湖Mo和As的含量顯著上升(P＜0.05)，而Cr、Al、Tl和Pb的含量顯著下降(P＜0.05)。其中，Mn、Fe、Zn、Cd、Ba和Pb在南泉的含量最高，而Al、Cr、Ni、Cu、As、Mo和Tl在五里湖的含量最高。南泉基地

14、、五里湖和東湖的MPI分別為8.6、14.1和1.6。移殖6mo，南泉基地Fe的含量顯著下降(P＜0.05);五里湖Fe、Mo、Cr、Ni、As、Ba、Tl和Pb的含量顯著下降(P＜0.05);東湖Mo的含量明顯上升(P＜0.05)，而Fe和As的含量顯著下降(P＜0.05)。其中，Ni、Cu和Tl在三者中均未檢出，Cr、Mn、Fe、Zn、As、Mo、Cd、Ba和Pb在南泉的含量最高,而Al在五里湖的含量為最高。南泉基地、五里湖和東湖的

15、MPI分別為1.7、0.4和0.3。有效地反映了不同水環(huán)境重金屬污染的時空動態(tài)特征。
　　本研究客觀地證實了背角無齒蚌重金屬積累與不同污染程度水域的背景相關(guān)，在有效掌握了背角無齒蚌生境條件、發(fā)育機(jī)制和生長規(guī)律并建立了確保存活率方法的基礎(chǔ)上，成功建立了生境、種質(zhì)、規(guī)格、年齡、生長及發(fā)育程度等一致的“標(biāo)準(zhǔn)背角無齒蚌”群體。并通過對其不同生活史階段的個體進(jìn)行了重金屬積累特征和背景的跟蹤研究，為移殖對象的選擇和監(jiān)測結(jié)果的解釋奠定了必要的基